作者：西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 張鑫 杜清珍 楊杰

引言

    市場上現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備也往往不能滿足用戶的遠(yuǎn)程查詢要求,，而且誤報(bào)率也比較高,。基于藍(lán)牙技術(shù)的家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng),，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控終端探測設(shè)備的數(shù)據(jù),，并在有突發(fā)事件時(shí)及時(shí)報(bào)警；同時(shí)該系統(tǒng)還能滿足用戶隨時(shí)通過控制中心來統(tǒng)籌管理家居的要求,。
　　
系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu) 

    ROK101007藍(lán)牙模塊 

    ROK 101007是Ericsson公司生產(chǎn)的一種在電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙功能的短距離通信模塊,。該藍(lán)牙模塊是由基帶控制器、快閃式存儲器,、PBA313 01/2無線電收發(fā)器3個(gè)芯片組成,。其同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音的傳遞，通過一個(gè)符合USB2.0規(guī)格的USB接口或一個(gè)UART/PCM接口來實(shí)現(xiàn)模塊和主機(jī)控制器之間的通信,。它的VCC電源典型值為3.3V,。POR101 007符合藍(lán)牙1.1規(guī)范要求，支持多操作點(diǎn)工作方式,，通過了FCCETSI認(rèn)可,。

    S3C4510B微控制器

    S3C4510B是基于以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的高性價(jià)比16/32位RISC微控制器,，內(nèi)含一個(gè)由ARM" target="_blank">ARM公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM7TDMI RISC處理器核。該處理器支持ROM/SRAM,，LFASH,，DRAM和外部I/O以及8/16/32位方式工作，包含有2個(gè)帶緩沖描述符(Buffer Descriptor)的HDLC通道,，HDLC有地址搜索模式,、工作速率可達(dá)10Mbps。擁有2個(gè)可工作于DMA方式或中斷方式的UART模塊,。具有18個(gè)通用可編程I/O接口,，這些I/O接口包括4個(gè)外部中斷請求、2個(gè)定時(shí)器溢出外部和DMA請求和應(yīng)答,。

系統(tǒng)硬件電路

    家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)整體是由兩部分組成,，包括終端探測電路部分和中心監(jiān)控電路部分。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。


圖1 系統(tǒng)組成框圖

    結(jié)構(gòu)框圖中前半部分為一個(gè)基于藍(lán)牙模塊的終端探測單元電路,，主要由傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊,、S3C4510B單片機(jī),、報(bào)警電路及ROK101 008藍(lán)牙模塊組成；后半部分為中心控制單元電路,，主要由PC機(jī)和藍(lán)牙模塊組成,。

    在終端探測單元，藍(lán)牙模塊和單片機(jī)之間通過串口輸入HCI指令實(shí)行數(shù)據(jù)通信,。當(dāng)使用UART進(jìn)行通信時(shí),，藍(lán)牙模塊作為一個(gè)DCE，其串行速度可達(dá)460.8Kbit/s,。ROK101007藍(lán)牙模塊的UART接口符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)16C450,，支持多種波特率，提供四個(gè)信號TXD,、RXD,、RTS和CTS，均按照null modern方式連接,，其中TXD和RXD用于數(shù)據(jù)流傳輸,，RTS和CTS用于數(shù)據(jù)流控制。MAX232芯片的工作電壓為5V,，這就需要額外使用5個(gè)100nF的電容構(gòu)成外圍電路,。S3C4510B微控制器和藍(lán)牙模塊的接口電路如圖2所示。


圖2 MCU和藍(lán)牙模塊接口電路

    在中心監(jiān)控單元,，PC機(jī)和藍(lán)牙模塊的通信通過USB接口來實(shí)現(xiàn),。使用USB接口方式通信時(shí),，是將藍(lán)牙模塊當(dāng)作一個(gè)USB從設(shè)備與主機(jī)通信的，通過雙向端口D+和D-傳輸數(shù)據(jù),。對于PC機(jī)應(yīng)有喚醒和分離兩個(gè)邊帶信號來控制PC機(jī)的狀態(tài),，當(dāng)主機(jī)處于低功耗模式，如果藍(lán)牙模塊接收到建立連接的請求時(shí),，Wake_up引腳輸出高電平,，喚醒主機(jī)。主機(jī)的掛起狀態(tài)可通過Detach信號來實(shí)現(xiàn),，當(dāng)Detach輸出高電平時(shí),，芯片脫離USB狀態(tài)。主機(jī)與藍(lán)牙模塊的接口電路如圖3所示,。


圖3 主機(jī)與藍(lán)牙模塊的接口電路
　　　　　　　　

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    藍(lán)牙模塊間的ACL數(shù)據(jù)通信流程主要有藍(lán)牙模塊初始化,、HCI流量控制設(shè)置,、查詢,、建立連接、進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和斷開連接,。初始化程序是單片機(jī)對藍(lán)牙發(fā)送一系列HCI命令分組并判斷藍(lán)牙返回的事件分組是否正確,，當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備正確初始化完成之后，通過Set_ Host_ Controller_ To_ Host_ Flow_ Control指令打開主機(jī)控制器到主機(jī)的流量控制,，并通過Host Buffer Size指令來對流量控制進(jìn)行配置,。之后主設(shè)備查詢周圍的藍(lán)牙設(shè)備并發(fā)出建立連接指令，在成功建立ACL連接之后開始數(shù)據(jù)通信,。當(dāng)通信完成后,，主設(shè)備和從設(shè)備都可以發(fā)出Disconnect命令斷開連接。

    系統(tǒng)終端探測電路程序流程如圖4所示,，軟件主要是在單片機(jī)上的編程,，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，重點(diǎn)是HCI-RS232傳輸層的通信,，單片機(jī)主要基于C語言編程,，實(shí)現(xiàn)對前端來自傳感設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行HCI-RS232信息格式的打包，然后通過傳輸層接口RS232實(shí)現(xiàn)和藍(lán)牙模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞,。

 


圖4 系統(tǒng)終端探測電路程序流程

系統(tǒng)中心監(jiān)控電路程序流程如圖5所示,，軟件控制主要是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊和PC機(jī)之間的通信，數(shù)據(jù)傳輸是關(guān)鍵部分,。程序在循環(huán)中不斷查詢是否有藍(lán)牙數(shù)據(jù)需要接收和是否有監(jiān)控命令數(shù)據(jù)傳來,，需要送藍(lán)牙發(fā)送。藍(lán)牙數(shù)據(jù)接收采用中斷接收方式,，而監(jiān)控命令數(shù)據(jù)采用查詢接收方式,，這樣可以達(dá)到最高的工作效率,。


圖5 系統(tǒng)中心監(jiān)控電路程序流程

結(jié)語 

    基于藍(lán)牙技術(shù)的家庭監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，硬件設(shè)計(jì)簡單,，靈敏度高,，由于藍(lán)牙技術(shù)采用跳頻模式，信息傳輸就更為安全準(zhǔn)確,，同時(shí)在天線發(fā)射允許的范圍內(nèi)藍(lán)牙模塊間信息的傳輸不受空間的限制,。隨著藍(lán)牙技術(shù)的普及，其低成本的優(yōu)勢將得到體現(xiàn),，正是由于藍(lán)牙的這些特點(diǎn)使得該系統(tǒng)適應(yīng)性較強(qiáng),，在不需要做較大改動(dòng)的情況下就能適用于其它類似的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值,，可以推廣應(yīng)用,。

參考文獻(xiàn)：

1.馬建倉，羅亞軍,，趙玉亭.藍(lán)牙核心技術(shù)及應(yīng)用,，科學(xué)出版社.2003.452-495
2.錢志鴻，揚(yáng)帆,，周求湛.藍(lán)牙技術(shù)原理,、開發(fā)與應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社.2006.113-121
3.黃智偉.藍(lán)牙硬件電路[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,，2006.470-488
4.張玉真.數(shù)據(jù)采集藍(lán)牙無線傳輸模塊研制,，西北工業(yè)大學(xué)，2004
5.梅燁,，杜清珍.TC35i在遠(yuǎn)程壓力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,，自動(dòng)化儀表，2006.(12)59-62
6.SAMSUNG S3C4510B Data Sheet